2023-2024学年新教材高中物理第四章运动和力的关系质量评估新人教版

第四章质量评估(时间:75分钟满分:100分)一、单项选择题:本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的.1.春秋战国时期的著作《考工记》中有“马力既竭,辀(zhōu)犹能一取焉”,意思是马对车不施加拉力了,车还能继续向前运动一段距离.这一现象说明了()A.力的作用是相互的B.力既有大小又有方向C.车有惯性D.惯性存在于相互接触的物体之间解析:“马对车不施加拉力了,车还能继续向前运动一段距离”这一现象说明车有惯性,与力的相互作用无关,与力的矢量性也无关,A、B错误,C正确;惯性与物体是否相互接触无关,D错误.答案:C2.如图所示,一辆汽车在平直公路上向左行驶,一个质量为m、半径为R的球,用轻绳悬挂在车厢竖直的光滑后壁上.汽车以加速度a加速前进.绳子对球的拉力设为FT,车厢后壁对球的水平弹力为F.则当汽车的加速度a增大时()A.FT不变,F增大B.FT增大,F增大C.FT减小,F减小 D.FT减小,F增大解析:设绳子与后壁的夹角为θ,则竖直方向上FTcosθ=mg,则FT=mgcosθ,故FT不变;水平方向上FFTsinθ=ma,由于a增大,故F答案:A3.一根弯折的硬杆一端固定小球,图A小车在水平面上向右匀速运动,图B小车在水平面上向右匀加速运动,图C小车在水平面上向右匀减速运动,图D小车在粗糙固定斜面上匀速下滑.下列图中杆对小球作用力F的示意图可能正确的是()A. B.C. D.解析:小车在水平面上向右匀速运动,杆对小球作用力F与重力平衡,方向竖直向上,故A错误;小车在水平面上向右匀加速运动,杆对小球作用力F与重力的合力水平向右,即F方向右上(不一定沿杆),故B正确;小车在水平面上向右匀减速运动,具有水平向左的加速度,杆对小球作用力F与重力的合力水平向左,即F方向左上,故C错误;小车在粗糙固定斜面上匀速下滑,杆对小球作用力F与重力平衡,方向竖直向上,故D错误.故选B.答案:B4.如图所示,小球A和B的质量均为m,长度相同的四根细线分别连接在两球间、球与水平天花板上P点以及与竖直墙上的Q点之间,它们均被拉直,且P、B间细线恰好处于竖直方向,两小球均处于静止状态,则Q、A间水平细线对球的拉力大小为()A.22mg B.mgC.3mg D.3解析:由于P、B间细线恰好处于竖直方向,两小球均处于静止状态,则A、B间细线的拉力为0.对A球受力分析,由平衡条件,得FTQA=mgtan60°=3mg,选项A、B、D错误,C正确.答案:C5.用相同材料做成的A、B两木板的质量之比为3∶2,初速度之比为2∶3,它们在同一粗糙水平面上同时开始沿直线滑行,直至停止,则它们()A.滑行中的加速度之比为2∶3B.滑行的时间之比为1∶1C.滑行的距离之比为4∶9D.滑行的距离之比为3∶2解析:根据牛顿第二定律可得μmg=ma,所以滑行中的加速度a=μg,所以加速度之比为1∶1,A错误;根据公式t=Δva,可得t1t2=Δv1aΔv2a=23,B错误;根据公式答案:C6.如图所示,在水平面上运动的小车里用两根轻绳连着一质量为m的小球,绳子都处于拉直状态,BC绳水平,AC绳与竖直方向的夹角为θ,小车处于加速运动中,则下列说法正确的是()A.小车一定向右运动B.小车的加速度一定为gtanθC.AC绳对球的拉力一定是mgD.BC绳的拉力一定小于AC绳的拉力解析:对小球进行受力分析可知,小球受到的合力向左,所以加速度方向向左,且小车处于加速运动中,所以小车只能向左做加速运动,A错误;只有当BC绳的拉力等于零时,小车的加速度才为gtanθ,B错误;竖直方向合力为零,则FTACcosθ=mg,解得FTAC=mgcosθ,C正确,由于AC绳上的拉力不变,而BC绳上的拉力会随着加速度的变化而变化,所以BC绳的拉力可以大于AC答案:C7.如图所示,光滑水平面上,水平恒力F作用在小车上,使小车和木块一起做匀加速直线运动,小车质量为M,木块质量为m,它们的共同加速度为a,木块与小车间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,则在运动过程中()A.木块受到的摩擦力大小一定为μmgB.木块受到的合力大小为(M+m)aC.小车受到的摩擦力大小为mFD.小车受到的合力大小为(m+M)a解析:把小车和木块看成一个整体,根据牛顿第二定律得a=FM+m.木块水平方向只受静摩擦力,根据牛顿第二定律得Ff=ma=mFM+m,故A错误;对木块运用牛顿第二定律得F合=ma,故B错误;小车受到的摩擦力与Ff答案:C二、多项选择题:本题共3小题,每小题6分,共18分.在每小题给出的四个选项中,有多项符合题目要求.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错的得0分.8.将物体竖直向上抛出,假设运动过程中空气阻力不变,其速度—时间图像如图所示,则()A.上升、下降过程中加速度大小之比为11∶9B.上升、下降过程中加速度大小之比为10∶1C.物体所受的重力和空气阻力之比为9∶1D.物体所受的重力和空气阻力之比为10∶1解析:上升、下降过程中加速度大小分别为:a上=11m/s2,a下=9m/s2,由牛顿第二定律得:mg+F阻=ma上,mgF阻=ma下,联立解得mg∶F阻=10∶1,A、D正确.答案:AD9.乘坐空中缆车饱览大自然的美景是旅游者绝妙的选择.若某一缆车沿着坡度为30°的山坡以加速度a上行,如图所示.在缆车中放一个与山坡表面平行的斜面,斜面上放一个质量为m的小物块,小物块相对斜面静止(设缆车保持竖直状态运行).则()A.小物块受到的摩擦力方向平行斜面向上B.小物块受到的摩擦力方向平行斜面向下C.小物块受到的静摩擦力为12D.小物块受到的静摩擦力为ma解析:小物块相对斜面静止,因此小物块与斜面间的摩擦力是静摩擦力.缆车以加速度a上行,小物块的加速度也为a,以小物块为研究对象,则有Ffmgsin30°=ma,Ff=12mg+ma答案:AC10.如图所示,5个质量相同的木块并排放在水平地面上,它们与地面间的动摩擦因数均相同,当用力F推第一块使它们共同加速运动时,下列说法不正确的是()A.由左向右,两块木块之间的相互作用力依次变小B.由左向右,两块木块之间的相互作用力依次变大C.第2块与第3块木块之间弹力大小为0.6FD.第3块与第4块木块之间弹力大小为0.6F解析:取整体为研究对象,由牛顿第二定律得F5μmg=5ma.再选取1、2两块为研究对象,设第3块与第2块木块之间弹力为FT,由牛顿第二定律得F2μmgFT=2ma.两式联立得FT=0.6F.进一步分析可得第3块与第4块木块之间弹力大小为0.4F,第4块与第5块木块之间弹力大小为0.2F,所以从左向右,木块间的相互作用力是依次变小的.选项A、C说法正确.答案:AC三、非选择题:共54分.11.(6分)如图甲为实验中用打点计时器打出的一条较理想的纸带,纸带上A、B、C、D、E、F、G为七个相邻的计数点,相邻计数点间的时间间隔是0.1s,距离如图所示,单位是cm,则小车的加速度是m/s2(结果保留两位有效数字).在验证质量一定时加速度a和合外力F的关系时,某学生根据实验数据作出了如图乙所示的aF图像,其原因是.

甲乙解析:利用逐差法计算加速度,则a=(xDE+xEF+xFG)-(xAB+xBC答案:1.6平衡摩擦力过度12.(9分)在探究加速度与力、质量的关系实验中,采用如图所示的实验装置,小车及车中砝码的质量用M表示,盘及盘中砝码的质量用m表示,小车的加速度可由小车后拖动的纸带打上的点计算得到.(1)当M与m的大小关系满足时,才可以认为绳对小车的拉力大小等于盘及盘中砝码的重力.

(2)一组同学在做加速度与质量的关系实验时,保持盘及盘中砝码的质量一定,改变小车及车中砝码的质量,测出相应的加速度,采用图像法处理数据.为了比较容易地观测加速度a与质量M的关系,应该作出a与的图像.

(3)乙、丙同学用同一装置做实验,画出了各自得到的a1M图线如图所示,两个同学做实验时的哪一个物理量取值不同?解析:(1)只有M与m满足M≫m才能使绳对小车的拉力近似等于盘及盘中砝码的重力.(2)由于a∝1M,所以a1M图像应是一条过原点的直线,所以数据处理时,常作出a与1(3)两小车及车上的砝码的总质量相等时,由题图像知乙的加速度大,故乙的拉力F大(或乙中盘及盘中砝码的质量大).答案:(1)M≫m(2)1M(3)拉力F13.(12分)如图所示,水平地面上的矩形箱子内有一倾角为θ的固定斜面,斜面上放一质量为m的光滑球.静止时,箱子顶部与球接触但无压力.箱子由静止开始向右做匀加速运动,然后改做加速度大小为a的匀减速运动直至静止,经过的总位移为x,运动过程中的最大速度为v.(1)求箱子加速阶段的加速度大小a';(2)若a>gtanθ,求减速阶段球受到箱子左壁和顶部的作用力.解析:(1)由匀变速直线运动公式有:v2=2a'x1、v2=2ax2,且x=x1+x2,解得a'=av(2)假设球不受箱子作用,应满足FNsinθ=ma,FNcosθ=mg,解得a=gtanθ.减速时加速度向左,此加速度由斜面支持力FN与左壁支持力F左共同决定,当a>gtanθ,F左=0,球受力如图所示,在水平方向上根据牛顿第二定律有FNsinθ=ma,在竖直方向有FNcosθF上=mg,解得F上=m(acotθg).答案:(1)av22ax-v214.(12分)某运动员做跳伞训练,他从悬停在空中的直升机上由静止跳下,跳离飞机一段时间后打开降落伞做减速下落.他打开降落伞后的速度图线如图甲所示.降落伞用8根对称的绳悬挂运动员,每根绳与中轴线的夹角均为37°,如图乙所示.已知运动员的质量为50kg,降落伞质量也为50kg,不计运动员所受的阻力,打开伞后伞所受阻力F阻与速率v成正比,即F阻=kv(g取10m/s2,sin53°=0.8,cos53°=0.6).求:甲乙(1)打开降落伞前运动员下落的距离;(2)阻力系数k和打开伞瞬间的加速度a的大小和方向;(3)悬绳能够承受拉力的最小值.解析:(1)h0=v022g=2(2)均匀下降时,有kv=2mg,将v=5m/s代入得k=200N·s/m.打开伞瞬间,对整体有kv02mg=2ma,得a=kv0-2方向竖直向上.(3)设每根绳拉力为FT,以运动员为研究对象有8FTcosαmg=ma,FT=m(g+a)由牛顿第三定律得,悬绳能承受拉力的最小值为312.5N.答案:(1)20m(2)k=200N·s/ma=30m/s2方向竖直向上(3)312.5N15.(15分)质量M=3kg的长木板放在光滑的水平面上.在水平拉力F=11N作用下由静止开始向右运动.如图所示,当速度达到1m/s时,将质量m=4kg的物块轻轻放在木板的右端.已知物块与木板间动摩擦因数μ=0.2,物块可视为质点(g取10m/s2).(1)求物块刚放置在木板上时物块和木板的加速度.(2)木板至少多长物块才能与木板最终保持相对静止?(3)求物块与木板相对静